CN110587077A - 一种狭小空间内结构模块自动焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种狭小空间内结构模块自动焊接方法，包括以下步骤：将焊枪安设于焊接小车，确认焊枪的冷却、气体保护、送丝功能完好；将焊接小车通过磁力吸附于待焊结构模块；由控制器设定焊接小车的焊接速度、焊枪角度、焊枪的摆动速度以及焊枪摆动至两端的停留时间；启动电源，使焊接小车行进，同时焊枪摆动，对结构模块待焊位置进行焊接；利用焊接小车首端的视频监控设备实时观察焊接情况和焊缝；完成焊接，关闭电源。该焊接方法可以大大提升了焊接效率，保证了焊接质量，减少了人工成本。

Description

一种狭小空间内结构模块自动焊接方法

技术领域

本公开属于狭小空间结构模块的焊接技术领域，具体涉及一种狭小空间内结构模块自动焊接方法。

背景技术

模块化是解决一个复杂问题自上而下逐层把系统划分成若干模块的过程，每个模块完成一个特定的子功能或者适合分项的单一结构，而所有的模块按某种方法组装起来成为一个整体，完成整个系统所要求的功能。这种加工方式极大缩短了工期，大大降低了成本。

但大型结构模块的加工和制作必然会存在结构件之间的连接和缺陷修复，发明人发现，现有的手工电弧焊接，由于焊缝位置多处于狭窄、封闭空间等不理想的位置，使得焊工施焊条件恶劣、操作困难、效率较低且安全无法保证；同时由于封闭空间视野较差，焊工无法观察和实时调整焊接情况，使得焊缝表面成形较差、飞溅较多、表面较难清理且焊缝质量无法保证。因此常规的焊接方法无法满足上述模块化施工的连接要求，存在安全、质量及效率问题。

发明内容

本公开目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种狭小空间内结构模块自动焊接方法；该焊接方法可以大大提升了焊接效率，保证了焊接质量，减少了人工成本。

本公开的发明目的是提出一种狭小空间内结构模块自动焊接方法，为实现上述目的，本公开采用下述技术方案：

一种狭小空间内结构模块自动焊接方法，包括以下步骤：

将焊枪安设于焊接小车，确认焊枪的冷却、气体保护、送丝功能完好；

将焊接小车通过磁力吸附于待焊结构模块；

由控制器设定焊接小车的焊接速度、焊枪角度、焊枪的摆动速度以及焊枪摆动至两端的停留时间；

启动电源，使焊接小车行进，同时焊枪摆动，对结构模块待焊位置进行焊接；

利用焊接小车首端的视频监控设备实时观察焊接情况和焊缝；

完成焊接，关闭电源。

作为进一步的技术方案，焊接过程中，根据焊接情况和焊缝，调整焊接小车的焊接速度、焊枪角度以及焊枪的摆动速度。

作为进一步的技术方案，所述焊枪为熔化极气体保护焊枪。

作为进一步的技术方案，所述焊枪为非熔化极气体保护焊枪。

作为进一步的技术方案，为焊枪送丝的送丝机构为推拉式送丝机构。

作为进一步的技术方案，所述待焊结构模块为L型板状结构，L型板状结构的折角线处为待焊位置。

作为进一步的技术方案，所述焊接小车通过磁力吸附于待焊结构模块侧面，焊接小车的行走驱动轮沿结构模块侧面行走，焊接小车与待焊结构模块底面相配合的一面设置导向轮，导向轮在待焊结构模块底面滚动行走。

作为进一步的技术方案，所述导向轮超出焊接小车与待焊结构模块底面相配合的一面。

作为进一步的技术方案，所述焊枪角度还可通过手动方式调节。

本公开的有益效果为：

本公开的焊接方法，解决了结构模块狭小封闭空间焊工焊接条件恶劣、操作困难的问题，改善了作业环境，其中，利用焊接小车对结构模块进行焊接，大大提升了焊接效率，保证了焊接质量，减少了人工成本，利用焊接视频监控设备实时观察和调整焊接状态，减少了焊接缺陷，提升了良品率，最终实现了结构模块狭小封闭空间的自动化焊接与加工。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为狭小空间结构模块自动焊接示意图；

图2为焊接小车的主视图；

图3为焊接小车的俯视图；

图中，Ⅰ.控制器；Ⅱ.控制线缆；Ⅲ.焊接小车；Ⅳ.视频监控设备；Ⅴ.焊枪；Ⅵ.结构模块；

1.自动焊接小车外壳；2.NMRV蜗轮蜗杆减速机；3.前进后退用步进电机；4.左右自由度用蜗轮蜗杆减速电机；5.摆动电机；6.磁块；7.行进驱动轮；8.上下行程固定板；9.上下自由度用齿轮齿条；10.焊枪头角度手动调节器；11.焊枪；12.视频监控设备；13.上下自由度用蜗轮蜗杆减速电机；14.拉丝机构；15.光杠固定座；16.旋转用光杠；17.拉丝用蜗轮蜗杆减速电机；18.梅花联轴器；19.左右行程固定板；20.左右自由度用齿轮齿条；21.链轮链条传动机构；22.导向轮；23.控制器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

正如背景技术所介绍的，发明人发现，采用现有常规的焊接方法无法满足上述模块化施工的连接要求，存在安全、质量及效率问题，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种狭小空间内结构模块自动焊接方法。

本申请提供了一种狭小空间内结构模块自动焊接方法，包括以下步骤：

将焊枪安设于焊接小车，确认焊枪的冷却、气体保护、送丝功能完好；

将焊接小车通过磁力吸附于待焊结构模块；

由控制器设定焊接小车的焊接速度、焊枪角度、焊枪的摆动速度以及焊枪摆动至两端的停留时间；

启动电源，使焊接小车行进，同时焊枪摆动，对结构模块待焊位置进行焊接；

利用焊接小车首端的视频监控设备实时观察焊接情况和焊缝；

完成焊接，关闭电源。

实施例1

下面结合附图1-附图3对本实施例公开的焊接方法做进一步的说明；

参照附图1所示，结构模块Ⅵ为L型板状结构，L型板状结构的尺寸较小，且L型板状结构的两板面均设置多个柱体，L型板状结构的折角线处为待焊位置，因此要对结构模块的折角线处进行焊接的空间较小。

本公开采用焊接小车Ⅲ对结构模块进行焊接，焊接小车Ⅲ首端安设焊枪Ⅴ，并设置设置视频监控设备Ⅳ，焊接小车Ⅲ尾端通过控制线缆Ⅱ与控制器Ⅰ连接，由控制器控制焊接小车的行进及焊枪的摆动等。

本公开的狭小空间内结构模块自动焊接方法，包括以下步骤：

将焊枪Ⅴ安设于焊接小车Ⅲ，确认焊枪的冷却、气体保护、送丝功能完好；

将焊接小车Ⅲ通过磁力吸附于待焊结构模块Ⅵ；

由控制器Ⅰ设定焊接小车Ⅲ的焊接速度、焊枪角度、焊枪的摆动速度以及焊枪摆动至两端的停留时间；

通过控制器Ⅰ启动电源，使焊接小车Ⅲ行进，同时焊枪摆动，对结构模块Ⅵ待焊位置进行焊接；

利用焊接小车Ⅲ首端的视频监控设备Ⅳ实时观察焊接情况和焊缝；

完成焊接，通过控制器Ⅰ关闭电源。

焊接过程中，根据视频监控设备Ⅳ所采集的焊接情况和焊缝，通过控制器Ⅰ实时调整焊接小车Ⅲ的焊接速度、焊枪角度以及焊枪的摆动速度。

其中，以上所述焊枪可以采用熔化极气体保护焊枪或非熔化极气体保护焊枪。

当焊枪Ⅴ存在送丝时，为焊枪送丝的送丝机构为推拉式送丝机构。

垂直于焊接方向的焊枪Ⅴ角度可在一定范围内通过手动或者自动两种方式调节。

控制器Ⅰ可以实现在焊前或者焊接过程中调整焊接速度和焊枪Ⅴ摆动的相关参数。

本方法可通过调整焊枪Ⅴ的相对位置和角度来实现对接焊缝和角焊缝的自动焊接。

由于焊接小车Ⅲ采用磁吸附技术和多行走驱动轮共同驱动的结构，使得本方法可用于多孔结构的自动化焊接。

由于焊接小车Ⅲ采用磁吸附技术，本方法可用于平焊、立焊、横焊和仰焊位置的焊接。

本公开的焊接方法利用长距离水冷焊枪实现焊接，利用自动焊接小车控制焊接过程的速度和焊枪的摆动，利用焊接视频监控设备实时观察和调整焊接过程，解决了现有结构模块狭小空间人工焊接条件恶劣、操作困难的问题，可有效保证焊接质量，提升焊接效率，降低焊接成本。本方法可用于核电、石油化工、建筑等行业的结构模块自动化焊接。

以下结合附图2-图3说明本公开的焊接方法中所采用的焊接小车的结构：

焊接小车，包括自动焊接小车外壳1、NMRV蜗轮蜗杆减速机2、前进后退用步进电机3、左右自由度用蜗轮蜗杆减速电机4、摆动电机5、磁块6、行进驱动轮7、上下行程固定板8、上下自由度用齿轮齿条9、焊枪头角度手动调节器10、焊枪11、视频监控设备12、上下自由度用蜗轮蜗杆减速电机13、拉丝机构14、光杠固定座15、旋转用光杠16、拉丝用蜗轮蜗杆减速电机17、梅花联轴器18、左右行程固定板19、左右自由度用齿轮齿条20、链轮链条传动机构21、导向轮22、控制器23。

自动焊接小车外壳1上设置水平的左右行程固定板19，左右行程固定板19与竖直的上下行程固定板8固定连接，左右行程固定板19通过第一齿轮齿条机构与第一动力装置连接，上下行程固定板8通过滑轨与竖向板连接，竖向板可沿滑轨上下滑动，竖向板通过第二齿轮齿条机构与第二动力装置连接，竖向板固设摆动电机5，摆动电机5通过旋转用光杠16与焊枪11连接；旋转用光杠16和焊枪11不同轴设置，旋转用光杠16端部通过一个角铝固定块与焊枪11相连，摆动电机5带动固定块进而转动被固定在角铝固定块上的焊枪11；

第一齿轮齿条机构为左右自由度用齿轮齿条20，第一动力装置为左右自由度用蜗轮蜗杆减速电机4，由左右自由度用蜗轮蜗杆减速电机4驱动左右自由度用齿轮齿条20运作，进而带动左右行程固定板19左右移动；

第二齿轮齿条机构为上下自由度用齿轮齿条9，第二动力装置为上下自由度用蜗轮蜗杆减速电机13，由上下自由度用蜗轮蜗杆减速电机13驱动上下自由度用齿轮齿条9运作，进而带动竖向板上下移动；

摆动电机5带动焊枪旋转摆动；旋转用光杠16通过梅花联轴器18与摆动电机5连接，旋转用光杠16通过光杠固定座15与竖向板连接。

自动焊接小车外壳1底部设置多个行进驱动轮7，行进驱动轮7通过链轮链条传动机构21与第三动力装置连接，第三动力装置为前进后退用步进电机3，前进后退用步进电机3和链轮链条传动机构21之间设置NMRV蜗轮蜗杆减速机2，第一动力装置、第二动力装置、第三动力装置、摆动电机均与控制器23连接。

利用前进后退用步进电机3、NMRV蜗轮蜗杆减速机2、链轮链条传动机构21带动行走驱动轮7运转，使焊接小车前后移动；利用左右自由度用蜗轮蜗杆减速电机4、左右自由度用齿轮齿条20、上下自由度用蜗轮蜗杆减速电机13、上下自由度用齿轮齿条9、摆动电机5、旋转用光杠16实现了焊枪11的左右、前后、转动等多自由度调节。

焊接小车整体尺寸较小，可保证通过尺寸较小的结构模块。

焊接小车底部存在多个磁块6，磁块6采用方形钕磁铁，多个行进驱动轮7可保证即使碰到孔洞或坑仍可正常行走，钕磁铁具有较强磁力，可保证小车紧贴工件表面运行。

自动焊接小车外壳1的首端和尾端均设置竖向的导向轮22，导向轮22的外表面超出焊接小车侧面设置。焊接小车下部车体左右表面加装了磁铁，通过两个导向轮之间向外侧伸出长度的不同，使车体整体前进方向稍微向被焊接工件倾斜，保证焊接时车体行进路线的正确，而退出时小车由于导轮的作用有偏离被焊件的趋势，因此此时车体外侧的磁铁可以保证小车仍然是沿原路线后退的，导向轮由于稍微突出车体表面，还可以对车体侧面起保护作用。

焊枪11伸出车体位置在焊接小车中部，可以通过翻转焊枪头实现两侧角焊缝的焊接。焊枪11还与拉丝机构14连接，拉丝机构是与焊枪固定，随焊枪移动，拉丝机构14与拉丝用蜗轮蜗杆减速电机17连接。

焊枪11与旋转用光杠16、焊接小车之间通过T型绝缘套绝缘，可保证焊枪内电无法导入焊接小车内，避免引起无法起弧或小车运行故障等问题。

控制器23允许设置焊接小车空走观察焊枪情况和焊接过程中调节焊速、焊枪角度、摆动速度、摆动两端停留时间，使得可以实时调整焊枪姿态及焊接情况以保证焊接质量。

控制器23可以调整的参数有手动自动切换、焊枪摆动角度、摆动频率、摆动上端停留时间、摆动下端停留时间、焊接小车行走速度、焊接小车前进速度、焊接小车后退速度、起弧及行走开始按钮、起弧及行走停止按钮等。

自动焊接小车外壳1设置焊枪的端侧设置视频监控设备12，视频监控设备12与控制器23连接；焊接视频监控设备12包含小空间补光装置，可以采用补光灯，可保证在烟雾较大或者封闭空间内实现对焊接情况及焊缝的观察。

采用上述焊接小车对图1中所示结构模块进行焊接时，焊接小车Ⅲ通过磁块6磁力吸附于待焊结构模块ⅥL型板状结构的竖向板面侧面，焊接小车Ⅲ的行走驱动轮沿结构模块Ⅵ竖向板面侧面行走，焊接小车Ⅲ的导向轮22配合于待焊结构模块Ⅵ底面，导向轮22在待焊结构模块Ⅵ底面滚动行走。

以下结合具体的实施方案对本公开的焊接方法进行说明：

如图1所示，利用搭建好的焊接小车焊接厚度为10mm，长度为15m的结构模块Ⅵ，利用熔化极惰性气体保护焊进行焊接，焊接位置为平焊，焊缝形式为角焊缝。焊前依次确认焊枪Ⅴ的冷却水循环、导电通道连通、气体通道效果，将焊丝沿送丝管送入焊枪Ⅴ中，确认送丝功能。将焊接小车Ⅲ通过磁力吸附在所焊结构模块，通过远程控制器Ⅰ设定及调试焊接小车Ⅲ焊速、焊枪Ⅴ角度、焊枪Ⅴ摆动速度、焊枪Ⅴ摆动两端停留时间，不起弧先进行试走确定行走过程无干涉，空走未发现异常后即可开始焊接。通过控制器Ⅰ开启焊接电源进行焊接，利用焊接视频监控设备Ⅳ实时观察和调整焊接过程，保证焊缝成形和质量，通过控制器Ⅰ关闭焊接电源停止焊接。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种狭小空间内结构模块自动焊接方法，其特征是，包括以下步骤：

将焊枪安设于焊接小车，确认焊枪的冷却、气体保护、送丝功能完好；

将焊接小车通过磁力吸附于待焊结构模块；

由控制器设定焊接小车的焊接速度、焊枪角度、焊枪的摆动速度以及焊枪摆动至两端的停留时间；

启动电源，使焊接小车行进，同时焊枪摆动，对结构模块待焊位置进行焊接；

利用焊接小车首端的视频监控设备实时观察焊接情况和焊缝；

完成焊接，关闭电源。

2.如权利要求1所述的狭小空间内结构模块自动焊接方法，其特征是，

焊接过程中，根据焊接情况和焊缝，调整焊接小车的焊接速度、焊枪角度以及焊枪的摆动速度。

3.如权利要求1所述的狭小空间内结构模块自动焊接方法，其特征是，所述焊枪为熔化极气体保护焊枪。

4.如权利要求1所述的狭小空间内结构模块自动焊接方法，其特征是，所述焊枪为非熔化极气体保护焊枪。

5.如权利要求1所述的狭小空间内结构模块自动焊接方法，其特征是，为焊枪送丝的送丝机构为推拉式送丝机构。

6.如权利要求1所述的狭小空间内结构模块自动焊接方法，其特征是，所述待焊结构模块为L型板状结构，L型板状结构的折角线处为待焊位置。

7.如权利要求6所述的狭小空间内结构模块自动焊接方法，其特征是，所述焊接小车通过磁力吸附于待焊结构模块侧面，焊接小车的行走驱动轮沿结构模块侧面行走，焊接小车与待焊结构模块底面相配合的一面设置导向轮，导向轮在待焊结构模块底面滚动行走。

8.如权利要求7所述的狭小空间内结构模块自动焊接方法，其特征是，所述导向轮超出焊接小车与待焊结构模块底面相配合的一面。

9.如权利要求1所述的狭小空间内结构模块自动焊接方法，其特征是，所述焊枪角度还可通过手动方式调节。